De første dyr på Jorden havde et kortere døgn

Når du står op om morgenen, tænker du måske, at du godt kunne bruge en time mere på øjet. I givet fald er det heldigt, at du ikke levede for 500 millioner år siden. Her havde de første dyr på Jorden nemlig et kortere døgn.

Det tager 24 timer fra Solen står op den ene dag, til den står op igen den næste. Det er fordi, det tager Jorden præcis 24 timer at rotere om sin egen akse.

Så lang tid har det dog ikke altid taget, Jorden er simpelthen blevet markant langsommere til at rotere med alderen. Men hvorfor nu det?

Det er faktisk ikke Jordens egen skyld, men derimod Månen, der har lavet ‘rod’ i døgnet.

I et nyt studie viser vi, at døgnet for 500 millioner år siden var bare 21 timer og 47 minutter langt. Denne korte døgnlængde vidner om, at Månen gennem tiden har bremset Jordens rotation.

Månen har dog betalt en høj pris for sin indblanding, den er nemlig blevet fordrevet 15.000 km væk fra Jorden siden da.

Det har vi fundet ud af ved at undersøge en ældgammel bornholmsk muddersten – nærmere bestemt bornholmsk skifer, en bjergart, der blandt andet dannes af ler og mudder.

Studiet er udgivet i det internationale tidsskrift ‘Earth and Planetary Science Letters’.

Fortiden skjuler sig i den bornholmske undergrund

Det kan være svært at begribe, hvordan man vil kunne bestemme døgnets længde for 500 millioner år siden, når vi nu ikke har mulighed for at spole tiden tilbage og måle efter, men den information ligger faktisk gemt dybt i undergrunden.

Ældgamle havbundssedimenter gør det muligt for os at se ind i fortiden, helt tilbage til dengang for 500 millioner år siden, da de første fortidsdyr opstod.

Ved at analysere det kemiske indhold i de forhistoriske havbundssedimenter – taget fra henholdsvis det sydlige Sverige og Bornholm – har vi fundet såkaldte soldrevne klimacyklusser, også kaldet ‘Milankovitch-cyklusser’.

Helt kort fortalt er det cykliske svingerne i indstrålingen af sollys på Jorden, som skaber cykliske klimaforandringer, der varer mange tusinde år og blandt andet står bag istiderne (se faktaboksen under artiklen for den lange forklaring).

Gennem Jordens historie har soldrevne klimasvingninger sat sit aftryk på de forskellige sedimentære lag og ved at studere dem, kan vi med høj sikkerhed sige, at de opdagede rytmer (eller svingninger) afspejler datidens klimaforandringer.

Man kan sige, at vores opdagelse svarer til, at finde et halv milliard år gammelt fotografi af Solsystemet på et støvet loftrum, hvor vi ikke havde regnet med at finde det.

Normalt ville man nemlig aldrig kigge efter Milankovitch-cyklusser i den kulsorte og helt monotone bornholmske skifer, og selvom vi håbede, havde vi bestemt heller ikke regnet med at finde noget. Men nogle gange kan det altså betale sig at lede steder, hvor man ikke forventer at finde noget.

Det er hér i skiferen, at Jorden kan røbe noget om, hvordan døgnet så ud for vores fortidsdyr. Ud fra forholdet mellem de soldrevne klimasvingninger har vi nemlig kunnet beregne døgnets længde og Månens afstand til Jorden, som er direkte koblede til hinanden.

\ Læs mere

Klodens første dyr bevaret i særlig havbund

Månen ‘flygter’ stadig længere væk

Månen trækker hele tiden i Jordens tidevandsbølge og bremser derved Jordens rotation. Samtidig med denne opbremsning har Månen været nødsaget til at bevæge sig væk fra Jorden, grundet den fysiske lov kaldet ‘impulsmoment bevarelse’.

Forestil dig, at en billardkugle støder ind i en stillestående billardkugle.

Den kraftoverførsel, der nu sætter den stillestående billardkugle i bevægelse, skyldes impulsmoment bevarelse.

På samme måde skal du forestille dig, at Jordens bevægelse i form af dens rotation bliver overført til Månen, idet Månen bremser Jordens rotation.

Derfor bevæger Månen sig væk fra Jorden, og det gør den faktisk også i dag.

Faktisk vil den blive ved med at bevæge sig væk fra Jorden, til den en dag, den har opnået den helt samme rotationshastighed som Jorden. Til den tid ville den ene halvdel af Jorden altid have en flot måne svævende på nattehimlen, mens den anden halvdel aldrig ville kunne se Månen.

Det skal dog siges, at dette scenarie ikke forventes af ske, før Solen alligevel er blevet en rød dværg og har opslugt både Jorden og Månen.

Endnu et kapitel i Månens separationshistorie

Månen bevæger sig på nuværende tidspunkt væk fra Jorden med fire centimeter om året. Man har tidligere – med udgangspunkt i denne hastighed – regnet sig frem til, at Månen var godt 24.000 km tættere på Jorden end de nuværende 384.400 km for 500 millioner år siden.

Skulle man tage beregningen endnu længere tilbage, til dengang Månen blev til, opstår der dog et problem. Beregningen viser nemlig, at Månen i så fald blev skabt for 1,5 milliard år siden, da et himmellegeme ramte Jorden og skabte Månen.

Det kan vi dog med sikkerhed sige er forkert, da radioaktiv datering fastslår, at Månen er hele 4,5 milliarder år gammel, ligesom Jorden. Månen har altså ikke altid fjernet sig fra Jorden med den nuværende hastighed.

Vores beregninger viser, at Månen var 15.000 km tættere på Jorden for 500 millioner år siden – ikke 24.000 km.

Nyere modeller for Månens bevægelse væk fra Jorden tillægger resonans i verdenshavene stor betydning for den bevægelse og daterer samtidig Månes alder korrekt. De modeller stemmer overens med vores beregninger.

Forklaringen på ‘problemet’ (de 15.000 vs. 24.000) er altså resonans i verdenshavene, som også indikerer, at Månens nuværende hastighed væk fra Jorden på hele fire centimeter årligt må være exceptionel høj.

\ Læs mere

Dansk professor sår tvivl om tidligere fund af Jordens ældste liv

Jordlagene giver os en bedre forståelse af fortidens klima

Vores studie åbner også for at forbedre tidsbestemmelsen af de geologiske lag, selv når der ikke er synlige tegn på cyklusser i havbundssedimenterne.

Klimasvingningerne kan nemlig bruges som en form for taktstok til at bestemme den hastighed, hvormed havbundssedimenterne er blevet aflejret med og dermed også tidsbestemme de geologiske lag.

Metoden kan potentielt bruges gennem hele Jordens historie, og de soldrevne svingninger kan angive takten ned til blot 10.000 år, hvilket er markant mere præcist end de nuværende dateringsmetoder, der oftest har en usikkerhed på flere millioner år for ældgamle sedimenter, som dem vi har kigget på.

Vi vil nu bruge den større præcision til at forstå sammenspillet mellem tidligere tiders klimaforandringer, miljøets udvikling og masseuddøener (den femte og seneste masseuddøen er for ca. 65,5 millioner år siden, hvor bl.a. dinosaurerne uddøde).

Når man tidligere har skullet kortlæggende klodens klimaforandringer, har det svaret til, at man har kigget på et meget kornet og pixileret billede af Jordens historiske udvikling.

Med denne nye metode vil vi kunne stille helt skarpt og meget mere præcist kortlægge den tidslige udstrækning af de klimatiske forandringer – vi er gået fra en sort/hvid stumfilm til en film i ultra høj opløsning.

Ultimativt vil denne nye metode lede til en bedre forståelse af konsekvenserne af de menneskeskabte klimaforandringer, vi ser i dag. Og måske vil vi ligefrem kunne sige noget om, hvordan klimaet vil se ud for fremtidens dyreliv.

\ Læs mere

Iltsvind førte til Jordens første masseuddøen

\ Læs mere

Bornholmsk skifer løser gåden om, hvordan de tidligste dyr kunne ånde